مبدل حرارتی دستگاهی است که برای انتقال حرارت بین دو یا چند سیال به طور موثر استفاده می‌شود. این سیالات می‌توانند مایع، گاز یا هر دو باشند. مبدل‌های حرارتی در طیف گسترده‌ای از کاربردها از جمله گرمایش، تهویه مطبوع، فرآیندهای صنعتی، نیروگاه‌ها و یخچال‌ها استفاده می‌شوند.
نحوه عملکرد مبدل حرارتی:
مبدل‌های حرارتی از طریق تماس غیرمستقیم بین دو سیال، گرما را بین آنها منتقل می‌کنند. این تماس غیرمستقیم می‌تواند از طریق دیواره جامد، مانند لوله یا صفحه، یا از طریق یک واسطه دیگر، مانند روغن یا مایع خنک‌کننده، انجام شود.
در مبدل‌های حرارتی، سیال گرم و سیال سرد در دو طرف یک سطح انتقال حرارت جریان می‌یابند. گرما از سیال گرم از طریق سطح انتقال حرارت به سیال سرد منتقل می‌شود. راندمان انتقال حرارت به عوامل مختلفی از جمله سطح انتقال حرارت، هدایت حرارتی مواد، سرعت جریان سیالات و اختلاف دمای بین سیالات بستگی دارد.
انواع مبدل حرارتی:
مبدل‌های حرارتی در انواع مختلفی با توجه به نوع سیال، کاربرد و نحوه انتقال حرارت موجود هستند. برخی از رایج‌ترین انواع مبدل‌های حرارتی عبارتند از:
- مبدل‌های حرارتی پوسته و لوله: این نوع مبدل حرارتی از یک دسته لوله تشکیل شده است که سیال گرم یا سرد از داخل آنها جریان می‌یابد. سیال دیگر در فضای پوسته اطراف لوله‌ها جریان می‌یابد و گرمای خود را به لوله‌ها و سپس به سیال داخل لوله‌ها منتقل می‌کند.
- مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای: این نوع مبدل حرارتی از تعدادی صفحات نازک فلزی تشکیل شده است که سیال گرم و سرد به طور متناوب بین آنها جریان می‌یابد. گرما از طریق دیواره صفحات بین سیالات منتقل می‌شود.
- مبدل‌های حرارتی دوار: این نوع مبدل حرارتی از یک دیسک یا درام دوار تشکیل شده است که دارای کانال‌هایی برای جریان سیال گرم و سرد است. گرما از طریق دیواره کانال‌ها بین سیالات منتقل می‌شود.
- مبدل‌های حرارتی باله دار: این نوع مبدل حرارتی از تعدادی باله فلزی تشکیل شده است که سطح انتقال حرارت را افزایش می‌دهد. سیال گرم یا سرد از بین باله‌ها جریان می‌یابد و گرما از طریق باله‌ها به محیط اطراف منتقل می‌شود.
- مبدل‌های حرارتی دو جداره: این نوع مبدل حرارتی از دو لوله متحدالمرکز تشکیل شده است که سیال گرم در لوله داخلی و سیال سرد در فضای بین دو لوله جریان می‌یابد.
کاربردها:
مبدل‌های حرارتی در طیف گسترده‌ای از کاربردها استفاده می‌شوند، از جمله:
- گرمایش آب گرم مصرفی: مبدل‌های حرارتی برای گرم کردن آب گرم مصرفی در ساختمان‌های مسکونی، تجاری و صنعتی استفاده می‌شوند.
- گرمایش فضایی: از مبدل‌های حرارتی برای گرم کردن فضا در ساختمان‌ها، گلخانه‌ها و سایر مکان‌ها استفاده می‌شود.
- تهویه مطبوع: مبدل‌های حرارتی در سیستم‌های تهویه مطبوع برای خنک کردن هوا و تنظیم دمای محیط استفاده می‌شوند.
- تولید برق: از مبدل‌های حرارتی در نیروگاه‌ها برای تبدیل گرما به برق استفاده می‌شود.
- صنایع غذایی: در صنایع غذایی برای گرم کردن یا خنک کردن مواد غذایی و نوشیدنی استفاده می‌شود.
- صنایع شیمیایی: در صنایع شیمیایی برای گرم کردن یا خنک کردن سیالات در فرآیندهای مختلف شیمیایی استفاده می‌شود.
- صنایع دارویی: در صنایع دارویی برای گرم کردن یا خنک کردن داروها در فرآیندهای تولید استفاده می‌شود.
- موتورهای احتراق داخلی: در موتورهای احتراق داخلی برای خنک کردن موتور استفاده می‌شود.
- یخچال‌ها و فریزرها: در یخچال‌ها و فریزرها برای خنک کردن محفظه داخلی استفاده می‌شود